休眠無法減省能量消耗 人類或無法長途太空旅行

提及太空旅行的科幻小說或電影常常都以人類從休眠中甦醒展開,他們在類似於冬眠的狀態下,新陳代謝會下降,減低超長旅程中的衰老速度,從而到達更遠的地方。

雖然歐洲太空總署也正在認真研究太空他眠背後的科學,但最新刊於《英國皇家學會學報 B 》的研究就指,人類因一數學障礙,長期休眠超出了我們的能力範圍,因此永遠都無法長途太空旅行。

不同動物冬眠的差異

該智利團隊着覺著手解開會冬眠動物的體重和能量消耗之間的關係。他們發現了允許細胞在寒冷、低氧條件下持續存在的最低水平的新陳代謝數值。對於像我們這樣相對較重的動物,我們可能期望從進入深度睡眠狀態中節省的能量少之有少。

雖然熊確實會在寒冷的冬季月份冬眠,但牠們不像地鼠和蝙蝠等小型動物的真正冬眠。後一類動物可能透過減低新陳代謝,減慢心跳率和呼吸,將能量消耗減少多達 98% 。

團隊指,如果是細小的動物在冬眠時要消耗一克組織能量大概是一樣多,例如 25 克的葉口蝠,冬眠時消耗的能量與 820 克的地松鼠一樣。

然而,即使在這種狀態下,這些動物在燃燒完其燃料儲備時仍會減掉超過四分之一的體重。

如果將相同的基本數學方程式套用到冬眠的成年人身上,每天大約 12,000 千焦耳的食物攝取量,將被需要燃燒的體內脂肪所取代——這大約為幾百千焦耳。

按照這種情況,我們可以想像人類太空蜷縮特製的太空床上,每天會減掉約 6 克的脂肪,一年則約為兩公斤。

更重要的是,當哺乳類動物有更活躍的新陳代謝,冬眠並沒有真正為更大型動物節省大量能量,以人類而言如真的要冬眠,其總能量需求與我們只是在普通休息時的沒有顯著差異。

這對於前往大概至木星衛星的太空旅行仍是可行的,但普通成年人想要在星際空間旅行,並在到達該些遙遠恆星的數十年中存活下來,他們需要額外幾百公斤的脂肪。

報告:

Nespolo, R.F., Mejias, C. & Bozinovic, F. (2022).Why bears hibernate? Redefining the scaling energetics of hibernation. Proc. R. Soc. B. 289 2022045620220456. doi: 10.1098/rspb.2022.0456

  文/AC、  審/WL

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